[发明专利]一种用于环保餐具的高韧性聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于环保餐具的高韧性聚乳酸复合材料及其制备方法，涉及聚乳酸复合材料技术领域。本发明公开的用于环保餐具的高韧性聚乳酸复合材料，由以下质量分数的原料组成：改性聚乳酸40‑65份、己二酸改性植物纤维35‑60份、松香酸钠0.5‑1份、聚乙二醇8‑15份、硅酸镁铝0.5‑0.8份和润滑剂2‑5份，本发明还公开了该用于环保餐具的高韧性聚乳酸复合材料的制备方法。本发明提供的高韧性聚乳酸复合材料，该复合材料具有优异的耐冲击性能，可耐高温，其热变形温度超过115℃，并具有优异的力学性能，高韧性，不易脆断，延长了使用寿命，该复合材料无毒、可完全生物降解，可广泛应用于环保餐具、食品包装等领域。

技术领域

本发明属于聚乳酸复合材料技术领域，尤其涉及一种用于环保餐具的高韧性聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

在环境和可持续发展为主题的今天，环境友好型可生物降解高分子材料无疑受到人们的青睐，成为近年来的研究热点，然而聚乳酸被认为是最有前景的传统塑料替代品之一。聚乳酸(PLA)是一种以玉米或薯类淀粉经发酵形成的乳酸为原料经过化学合成制备的生物降解脂肪族聚酯，原料来源充分且可以再生，不仅摆脱了对石油资源的依赖，其生产制造过程的能耗比PP等石油基高分子低，为低环境负荷性的高分子材料。

PLA是一种绿色、环保、全生物降解的线性脂肪族聚酯。随着白色污染、塑料焚烧等环境问题愈发突出，PLA以其优异的力学性能(高强度、高模量等)、全生物降解性，成为了众多科研人员的研究热点。但在实际的应用过程中，PLA制品并未完全应用在日常生活领域中，主要因为PLA自身脆性大、降解周期长、结晶度低、耐热性等缺点。首先，脆性大、耐冲击性能差限制了PLA在环保餐具、薄膜、包装材料等领域的应用；同时结晶度低、耐热性差是限制PLA在耐热、耐高温制品领域应用的重要因素。PLA的热变形温度只有55-60℃左右，然而作为环保餐具时，有时食物的温度达到100℃左右，严重限制了PLA作为环保餐具的使用，且使用寿命较短。现有的PLA材料作为高分子环保餐具，可循环使用，但该PLA材料使用过程中质脆易断，使用寿命短，限制了在家庭生活中作为通用的环保餐具应用，目前主要作为一次性餐具使用。

目前，对聚乳酸进行改性的研究和报道有很多。中国发明专利CN105968757B公开了一种全生物降解增韧高强聚乳酸基复合材料及其制备方法，该复合材料是由聚乳酸、环氧化植物油或其衍生物以及过氧化引发剂组成，经干燥、混合后，于密炼机中通过原位接枝交联反应制得，该复合材料的各组分均为无毒、可生物降解材料，并引入了接枝交联结构使复合材料答复增韧同时保持高强度。该发明虽通过接枝反应提高了聚乳酸复合材料的强度和断裂伸长率，但其冲击强度较低，易开裂，且耐热性较差，影响其在环保餐具中的应用。中国发明专利CN103965596B公开了一种可生物降解聚乳酸复合材料及应用，该复合材料由重均分子量为10-18万、分子量分布指数为1.2-2.0的聚乳酸，脂肪族聚酯，增塑剂和表面处理的无机填料共混造粒制得，该复合材料具有优良的拉伸强度和断裂伸长率，并且成本较低。但该复合材料的冲击强度较差，且耐热性能未有明显的改性，不适于应用在环保餐具中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性聚乳酸复合材料，该复合材料具有优异的耐冲击性能，可耐高温，其热变形温度超过115℃，并具有优异的力学性能，高韧性，不易脆断，延长了使用寿命。该复合材料无毒、可完全生物降解，可广泛应用于环保餐具、食品包装等领域。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种用于环保餐具的高韧性聚乳酸复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚乳酸40-65份、己二酸改性植物纤维35-60份、松香酸钠0.5-1份、聚乙二醇8-15份、硅酸镁铝0.5-0.8份和润滑剂2-5份。

进一步的，所述改性聚乳酸的制备方法包括以下具体步骤：

(1)将二氧化硅粉末加入到甲苯中，加热到60℃，搅拌均匀，然后加入乙烯基三甲氧基硅烷，缓慢升温至110℃，搅拌3-4h，制得表面改性的二氧化硅；